生物細(xì)胞學(xué)課件文字版：第17章 細(xì)胞連接 細(xì)胞社會(huì)的聯(lián)系

1、第十七章 細(xì)胞的社會(huì)聯(lián)系第一節(jié) 細(xì)胞連接 cell junction本節(jié)內(nèi)容一、封閉連接；二、錨定連接；三、通訊連接；細(xì)胞連接（cell junction）p505，361定義：在細(xì)胞質(zhì)膜的特化區(qū)域，通過(guò)膜蛋白、細(xì)胞支架蛋白或者胞外基質(zhì)形成的細(xì)胞與細(xì)胞之間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)（p522）間的連接結(jié)構(gòu)。分類(lèi)：分為三大類(lèi)： 封閉連接（occluding junction） 錨定連接（anchoring junction） 通訊連接（communicating junction）一、緊密連接 （tight junction，TJ）p505分布：脊椎動(dòng)物上皮細(xì)胞之間；形態(tài)：網(wǎng)絡(luò)狀蛋白質(zhì)焊接線(xiàn)嵴線(xiàn)；成分：

2、成串的跨膜蛋白；特點(diǎn)：相鄰質(zhì)膜緊密結(jié)合；隔離、支持。tight conjunction相互交聯(lián)，封閉細(xì)胞間空隙，甚至可阻止水分子的通過(guò)！作用：（1）阻止溶液中的分子沿間隙進(jìn)入體內(nèi)；隔離和支持的功能；血腦屏障（blood-brain barrier BBB）（2）形成上皮細(xì)胞質(zhì)膜蛋白與膜脂分子側(cè)向擴(kuò)散的屏障，維持上皮細(xì)胞極性。二、錨定連接（anchoring junction）P507，362分布：在機(jī)體中廣泛分布， 在上皮組織、心肌和肌肉等組織（需要承受機(jī)械力的組織）中含量尤為豐富。 以細(xì)胞質(zhì)骨架為錨定基礎(chǔ)。作用：將相鄰細(xì)胞的骨架系統(tǒng)或者將細(xì)胞與基質(zhì)相連，形成堅(jiān)挺有序的細(xì)胞群體。分類(lèi)： （1）

3、與中間纖維相連橋粒和半橋粒 （2）與肌動(dòng)蛋白纖維相連粘著帶和粘著斑（1）橋粒和半橋粒（desmosome & hemidesmosome）（P507，363）1、橋粒（desmosome）橋粒是中間纖維連接相鄰細(xì)胞的方式。細(xì)胞間形成的紐扣狀結(jié)構(gòu)，將相鄰細(xì)胞膜鉚接在一起（間隙約30nm）。分布：承受強(qiáng)拉力的組織中，主要是上皮組織，如皮膚、口腔、食管、心肌中。中間纖維直接與質(zhì)膜下的盤(pán)狀致密斑連接；相鄰兩細(xì)胞之間的盤(pán)狀致密斑由跨膜連接糖蛋白相互連接?？缒ゐみB蛋白鈣粘素2、半橋粒（ hemidesmosome ）半橋粒是中間纖維連接細(xì)胞外基質(zhì)的方式，形如半個(gè)橋粒。它將上皮細(xì)胞固著在基膜上。半橋粒的功能

4、和組成：跨膜黏連蛋白整聯(lián)蛋白，與整聯(lián)蛋白相連的胞外基質(zhì)層粘連蛋白；通過(guò)整聯(lián)蛋白將上皮細(xì)胞固著在基底膜上。（2）黏著帶與黏著斑 P508，3631、黏著帶（adhesion belt） ：是肌動(dòng)蛋白纖維（微絲）連接細(xì)胞的方式。呈連續(xù)帶狀環(huán)繞細(xì)胞，位于某些細(xì)胞緊密連接的下方。細(xì)胞間隙為1520nm，介于緊密連接和橋粒之間，（中間連接/帶狀橋粒，belt desmosome）。黏著帶與黏著帶相連的微絲在細(xì)胞中形成平行于細(xì)胞膜的可收縮的纖維束?？缒ゐみB蛋白鈣粘素2、黏著斑是細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間的連接方式?？缒ゐみB蛋白整聯(lián)蛋白。三、通訊連接（ communicating junction）（P509，3

5、63）分布：位于具有細(xì)胞間通訊作用的細(xì)胞。雙重功能：（1）機(jī)械連接 （2）電偶聯(lián)或代謝偶聯(lián)。分類(lèi)：1、間隙連接（動(dòng)物） 2、化學(xué)突觸（可興奮細(xì)胞） 3、胞間連絲（植物） 1、間隙連接（gap junction）（P509,363）（1）結(jié)構(gòu)與成分分布：非常廣泛，幾乎存在于所有動(dòng)物組織，連接處有23nm的縫隙縫隙連接連接結(jié)構(gòu)的基本單位連接子（connexon），由6個(gè)連接亞單位（connexin）環(huán)繞而成，中間是直徑1.5nm的孔道。可允許MW1000的分子通過(guò)，但通透性受調(diào)節(jié)。（2）功能和調(diào)節(jié)機(jī)制 允許小分子（無(wú)機(jī)鹽離子、糖、氨基酸、核苷酸、維生素）通過(guò)（MW1000），而蛋白質(zhì)、核酸和多糖等

6、大分子不能通過(guò)。 1）間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用（P511，364）合用和互喂?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)；代謝偶聯(lián)允許小分子代謝物和信號(hào)分子（第二信使cAMP、Ca2、磷酸肌醇）通過(guò)，一處細(xì)胞接受信號(hào)分子，就可以使整個(gè)組織產(chǎn)生反應(yīng)。 2）間隙連接在神經(jīng)沖動(dòng)傳遞過(guò)程中的作用電突觸（electronic synapse） 構(gòu)成細(xì)胞之間的低電阻通路，神經(jīng)電沖動(dòng)可以通過(guò)間隙連接從突觸前向突觸后傳導(dǎo)，動(dòng)作電位可以迅速?gòu)囊粋€(gè)細(xì)胞傳到另一個(gè)細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的快速通訊。3）間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過(guò)程中的作用：a. 出現(xiàn)在脊索動(dòng)物、大多數(shù)無(wú)脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)育的早期；b. 連接子蛋白抗體可以使胚胎發(fā)育出現(xiàn)缺陷；c. 可能為

7、細(xì)胞在胚胎中的“位置信息”的傳遞提供通路，從而影響其分化。d. 腫瘤細(xì)胞之間的間隙連接明顯減少或者消失。2、胞間連絲（plasmodesmata）胞間連絲的功能（P514）1）與動(dòng)物細(xì)胞的間隙連接類(lèi)似。允許MW1000、半徑0.70.8nm的分子通過(guò);2）通透性可調(diào)節(jié)。某些植物病毒能制造特殊的蛋白質(zhì)，使胞間連絲的有效孔徑擴(kuò)大。3）某些細(xì)胞蛋白和核酸能夠通過(guò)胞間連絲進(jìn)入另外一個(gè)細(xì)胞。3、化學(xué)突觸（P514）化學(xué)突觸是可興奮細(xì)胞之間的細(xì)胞連接方式，它通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)。電信號(hào)化學(xué)信號(hào)電信號(hào)第二節(jié) 細(xì)胞黏著及其分子基礎(chǔ)（Cell Adhesion Molecule，CAM）（P515，3

8、67）功能：同種類(lèi)型細(xì)胞粘連在一起形成組織；細(xì)胞彼此粘連、錨定連接本質(zhì)：都是整合膜蛋白，在胞內(nèi)與細(xì)胞骨架相連；分類(lèi)：鈣粘素、選擇素、免疫球蛋白超家族的CAM、整聯(lián)蛋白。細(xì)胞黏附分子的作用機(jī)制有三種模式：（1）同親性結(jié)合（homophilic）：相鄰細(xì)胞表面的同種黏著分子之間的識(shí)別與黏著；（2）異親性結(jié)合（heterophilic）：相鄰細(xì)胞表面的不同黏著分子之間的識(shí)別與黏著；（3）銜接分子（linker）依賴(lài)性結(jié)合：相鄰細(xì)胞表面的同種黏著分子借助其他銜接分子的相互識(shí)別與黏著。一、鈣黏蛋白（cadherin）P516,368定義：同親性依賴(lài)于Ca2的細(xì)胞黏連糖蛋白。結(jié)構(gòu)：胞外肽鏈部分形成5個(gè)結(jié)構(gòu)

9、域，均含Ca2結(jié)合部位。分類(lèi)：分布廣泛，家族成員眾多，如：E鈣黏素（表皮）N鈣黏素（神經(jīng)）P鈣黏素（胎盤(pán)）等。作用：細(xì)胞連接；參與細(xì)胞分化。二、選擇素（selectin） P517,369定義：異親性CAM，能識(shí)別并結(jié)合另一細(xì)胞表面伸出的特異糖基團(tuán)（依賴(lài)于Ca2）；結(jié)構(gòu)：細(xì)胞外片段末端具有凝集素（lectin）結(jié)構(gòu)域；作用：參與白細(xì)胞在炎癥（或血塊）部位與血管壁細(xì)胞之間的識(shí)別與粘合；分類(lèi)：已知選擇素有三種： P（platelet）選擇素：在血小板、內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)；E（endothelial）選擇素：內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)；L（leukocyte）選擇素：各種白細(xì)胞中表達(dá)。三、免疫球蛋白超家族的CAM（I

10、gsuperfamily，IgSF）定義：Ig-SF包括分子結(jié)構(gòu)中含有與免疫球蛋白（Ig）類(lèi)似結(jié)構(gòu)域的所有分子一般不依賴(lài)于Ca2，包括同親性或親異性CAM作用：介導(dǎo)淋巴細(xì)胞和需要進(jìn)行免疫反應(yīng)的細(xì)胞之間的粘著。四、整聯(lián)蛋白（integrin）（P519，371）定義：多為異親性細(xì)胞粘附分子。作用依賴(lài)于Ca2或Mg2+。結(jié)構(gòu)：一般由是 、亞單位形成異二聚體。目前發(fā)現(xiàn)有24種亞單位和9種亞單位，相互配合形成24種不同的二聚體整聯(lián)蛋白；整聯(lián)蛋白的功能：（1）通過(guò)與胞內(nèi)支架蛋白的相互作用介導(dǎo)細(xì)胞與胞外基質(zhì)的粘著,“RGD序列”；（2）作為受體介導(dǎo)從細(xì)胞外環(huán)境到胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（由外向內(nèi)）。(P253)第二

11、節(jié) 完第三節(jié) 細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM） P522定義： 指分布于細(xì)胞外空間，由細(xì)胞分泌的蛋白質(zhì)和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。細(xì)胞外基質(zhì)主要成分和結(jié)構(gòu)ECM功能：（1）為組織的構(gòu)建提供框架；（2）對(duì)細(xì)胞的存活、分化、遷移、增殖、形態(tài)起到重要的調(diào)控作用。細(xì)胞外基質(zhì)的分類(lèi)（1）結(jié)構(gòu)蛋白：膠原，彈性蛋白（2）糖胺聚糖和蛋白聚糖（3）粘連糖蛋白：層粘連蛋白和纖連蛋白 （4）植物細(xì)胞壁（一）膠原（collagen）P523，372膠原是細(xì)胞外基質(zhì)的骨架，也是動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富的蛋白，約占人體蛋白質(zhì)總量的25以上。

12、成分：水不溶性纖維蛋白，在胞外基質(zhì)中形成半晶體的纖維;分布：在各種動(dòng)物中都存在，肌腱、軟骨和骨中的膠原非常豐富，含量接近1/2。1、膠原的分子結(jié)構(gòu)膠原的基本結(jié)構(gòu)單位原膠原（tropocollagen）。 原膠原是三條肽鏈形成的三股螺旋； 一級(jí)結(jié)構(gòu)具有GlyProy重復(fù)序列 yHypro 或 Hylys 原膠原（tropocollagen） 每條鏈盤(pán)繞成呈鏈卷曲的左手螺旋； 三股鏈再繞成右手超螺旋。膠原的結(jié)構(gòu)原膠原分子間共價(jià)交聯(lián)，呈1/4交替平行排列，形成膠原纖維，在電鏡下可見(jiàn)間隔67nm的周期性橫紋。膠原纖維的TEM圖像3、膠原的合成、裝配由成纖維細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞、上皮細(xì)胞分泌；合成：

13、膠原肽鏈的翻譯在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rER）核糖體上進(jìn)行。裝配：前體進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，先后在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中進(jìn)行修飾和加工，最終分泌到細(xì)胞外基質(zhì)中；膜結(jié)合核糖體合成含有信號(hào)肽的原鏈（早前膠原）；早前膠原進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，切去信號(hào)肽，三股前體肽裝配成前膠原（procollagen）；前膠原進(jìn)入高爾基體，經(jīng)過(guò)修飾加工，被包進(jìn)分泌小泡，與質(zhì)膜融合，分泌到細(xì)胞外；在細(xì)胞外，前膠原被切去N、C端的前肽（propeptide），成為原膠原，然后進(jìn)一步聚合成為膠原纖維（collagen fiber）。原鏈（早前膠原）前膠原原膠原膠原纖維4、膠原的功能（P527）參與形成結(jié)締組織，如骨、韌帶、基膜、皮膚；含量高，剛性和抗張強(qiáng)度

14、最大，構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)，并與其他組分結(jié)合形成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體；在不同的組織中，膠原裝配成不同的纖維形式，以適應(yīng)功能的需要（肌腱、角膜）。皮膚過(guò)度松弛癥（二）彈性蛋白（elastin）是彈性纖維（elastic fiber）的主要成分。主要存在于脈管壁和肺，少量存在于皮膚、肌腱和疏松結(jié)締組織中。 彈性纖維彈性 膠原纖維抗張性是高度疏水的非糖基化蛋白，富含甘氨酸和脯氨酸 1、構(gòu)象呈無(wú)規(guī)則卷曲狀態(tài) 2、通過(guò)Lys殘基相互交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)隨著年齡增長(zhǎng)膠原：交聯(lián)度越來(lái)越大彈性纖維：逐漸消失（三）糖胺聚糖和蛋白聚糖P5281、糖胺聚糖（glycosaminoglycan，GAG） GAG是重復(fù)二糖

15、單位構(gòu)成的長(zhǎng)鏈多糖。 二糖單位：氨基已糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖）和糖醛酸。 常見(jiàn)的GAG：透明質(zhì)酸、4硫酸軟骨素、 6硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角質(zhì)素。糖胺聚糖的功能：在細(xì)胞外創(chuàng)立水合、膠狀的材料，形成細(xì)胞外基質(zhì)的基質(zhì)。透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）一種重要的糖胺聚糖，是增殖細(xì)胞和遷移細(xì)胞的胞外基質(zhì)的主要成分，可結(jié)合大量水分子，賦予組織一定的抗壓性。HA使細(xì)胞保持彼此分離，并易于遷移和增殖，且阻止細(xì)胞分化。2、蛋白聚糖（proteoglycan） 組成：由糖胺聚糖和核心蛋白（core protein）共價(jià)連接形成的巨分子，是糖和蛋白質(zhì)的復(fù)合物。 分布：細(xì)胞表面、所有結(jié)締組織和細(xì)胞外基質(zhì)。蛋白聚糖的功能：形成多孔、吸水的膠狀物，保護(hù)細(xì)胞，抗擠壓。1、纖連蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）結(jié)構(gòu)：高分子量糖蛋白，由2個(gè)亞單位在C端形成兩個(gè)二硫鍵交聯(lián)形成“V”形分子。每條FN有數(shù)個(gè)特定功能的結(jié)構(gòu)域，具有與細(xì)胞表面受體、膠原、血纖蛋白、硫酸蛋白多糖的高親合性的結(jié)合部位。纖連蛋白二聚體纖連蛋白的功能1、介導(dǎo)細(xì)胞的粘著，維持細(xì)胞的形狀；增強(qiáng)細(xì)胞間的粘連及細(xì)胞與基質(zhì)的粘連；2、促進(jìn)細(xì)胞的遷移、參與胚胎發(fā)育；3、血液凝固和參與創(chuàng)傷修復(fù)。2、層粘連蛋白（laminin，LN) P532 是各種動(dòng)物胚胎和成體組織基膜的主要